수술용 실이나 방탄조끼 등에 사용 가능한 ‘인공 거미줄’을 만드는 기술이 개발됐다.

스웨덴 농업과학대, 중국 동화대, 스페인 마드리드공대 등 6개 대학 및 연구기관이 참여한 국제 연구진은 거미 신체 기관 중 거미줄을 외부로 방출하는 기관인 ‘방적관(Spinnerule)’의 원리와 이를 본 뜬 장치를 개발했다. 이를 이용해 실제 거미줄과 유사한 인공섬유(Spinning super strong synthetic spider silk)를 만들어냈다.

국제 연구진은 “인공 섬유는 방탄복 소재인 케블라 섬유에 비견될 만큼의 강도와 탄성을 지녔다”며 “생체적 합성도 뛰어나 수술용 실 등의 의료 분야에도 활용도가 높은 것으로 기대된다”고 설명했다.

그동안 거미줄 섬유의 원료는 대장균의 유전자 사이에 거미줄 유전자를 삽입해 ‘거미줄 단백질’을 얻는 방식이 일반적이었다, 문제는 이 단백질의 강도나 탄성이 실제 거미줄에 못 미친다는 것.

이에 국제 연구진은 거미의 거미줄 생산 과정과 원리에서 아이디어를 착안해 거미줄 단백질의 강도를 획기적으로 높이는 방법을 고안했다.

거미는 몸 안에 거미줄 단백질을 용액 상태로 보관했다가 실을 만들 때는 용액이 방적관을 통해 뿜어져 나오면서 실 형태로 바뀐다. 이 때 방적관 내부의 pH가 점차 낮아지면서 단백질 구조로 변하는 원리다.

국제 연구진은 거미 방적관을 모방한 좁은 유리관을 만들어 내부의 pH 7.5에서 5.5로 변하도록 조절했다. 그 결과 대장균이 만든 거미줄 단백질을 관에 넣어주자 실제 거미줄의 특성과 유사한 인공 거미줄이 나왔다. 연구진에 따르면 세균 배양액 1ℓ 속의 단백질로 인공 거미줄 1km를 생산할 수 있다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지’(Nature Chemical Biology) 9일 자에 실렸다. [2017/01/11]

남상덕 기자 tinnews@tinnews.co.kr